论文摘要
本文以甲壳素和羧甲基纤维素钠为功能表面材料,聚丙烯腈为基膜支撑层,用环氧氯丙烷和丙三醇三缩水甘油醚为交联剂,分别制备了甲壳素-环氧氯丙烷交联复合纳滤膜,甲壳素/羧甲基纤维素钠-环氧氯丙烷交联共混复合纳滤膜,甲壳素/羧甲基纤维素钠-丙三醇三缩水甘油醚交联共混复合纳滤膜等三种复合纳滤膜。研究了这三种复合膜的最佳制备条件及操作条件对膜截留性能的影响规律,并对复合膜进行结构与性能表征。以甲壳素/羧甲基纤维素钠-环氧氯丙烷共混复合纳滤膜对纺织印染废水中水进行了深度处理应用研究,具体分为以下四部分。1.环氧氯丙烷交联甲壳素/聚丙烯腈复合纳滤膜的制备及性能研究以甲壳素钠溶液为铸膜液,在聚丙烯腈超滤底膜上流延成膜,以环氧氯丙烷（ECH）的乙醇溶液为交联剂交联制得一种新型的复合纳滤膜（Chitin-ECH）。研究了复合膜的最佳制备条件及操作条件对膜截留性能的影响,并对复合膜进行结构与性能表征。该膜的最佳制备条件为:甲壳素钠溶液浓度为2wt%,环氧氯丙烷的乙醇溶液浓度为0.6wt%,在50℃交联18h。膜负电荷来源于底膜部分水解。膜的静电位为-0.05mv,电压渗系数为-3.23mv/MPa;截留分子量为670g·mol-1,膜孔半径约0.8nm。复合膜对1000 mg·L-1的K2SO4、Na2SO4、MgSO4、KCl、NaCl、MgCl2和CaCl2溶液的脱盐率分别为88.6%、88.7%、37.6%、30.2%、29.7%、10.8%和12.7%,通量分别为17.6、17.1、17.9、19.3、18.6、19.2和19.5L·m-2·h-1。该膜对电解质溶液的截留性能主要决定于复合膜的物理结构和膜对不同电解质离子之间的静电作用力大小。2.环氧氯丙烷交联Chitin/CMC共混复合纳滤膜的制备及性能研究以甲壳素钠和羧甲基纤维素钠共混液为铸膜液,在聚丙烯腈超滤底膜上流延成膜,以环氧氯丙烷的乙醇溶液为交联剂交联制得一种新型的复合纳滤膜（Chitin/CMC-ECH）。研究了复合膜的最佳制备条件及操作条件对膜截留性能的影响,并对复合膜进行结构表征。该膜的最佳制备条件为:甲壳素钠溶液与羧甲基纤维素钠溶液质量混合比为2:1,交联剂环氧氯丙烷浓度为0.6wt%,在50℃交联18h。膜负电荷来源于底膜部分水解。膜的静电位为-0.12mv,电压渗系数为-16.1mv/MPa;截留分子量为640g·mol-1,膜孔半径约0.7nm。复合膜对1000 mg·L-1的Na2SO4、K2SO4、MgSO4、KCl、NaCl、MgCl2、CaCl2溶液的脱盐率分别为90.7%、87.8%、23.7%、30.4%、29.5%、17.1%和15.9%,通量分别为15.1、15.6、12.2、15.3、14.6、13.2和13.5 L·m-2·h-1。该膜对电解质溶液的截留性能主要决定于复合膜的物理结构和膜对不同电解质离子之间的静电作用力大小。3.丙三醇三缩水甘油醚交联Chitin/CMC共混复合纳滤膜的制备及性能研究以甲壳素钠和羧甲基纤维素钠共混液为铸膜液,在聚丙烯腈超滤底膜上流延成膜,以丙三醇三缩水甘油醚（PTGE）的乙醇溶液为交联剂交联制得一种新型的复合纳滤膜（Chitin/CMC-PTGE）。研究了复合膜的最佳制备条件及操作条件对膜截留性能的影响,并对复合膜进行结构表征。该膜的最佳制备条件为:甲壳素钠溶液与羧甲基纤维素钠溶液质量混合比为2:1,交联剂丙三醇三缩水甘油醚浓度为0.6wt%,在50℃交联20h。膜负电荷来源于底膜部分水解。膜的静电位为-0.12mv,电压渗系数为-13.07mv/MPa;截留分子量为610g·mol-1,膜孔半径约0.7nm。复合膜对1000 mg·L-1的Na2SO4、K2SO4、MgSO4、KCl、NaCl、MgCl2和CaCl2溶液的脱盐率分别为93.6%、89.8%、24.4%、33.3%、29.6%、10.1%和6.7%,通量分别为12.5、13.1、9.8、12.5、12.2、10.7和11.0 L·m-2·h-1。该膜对电解质溶液的截留性能主要决定于复合膜的物理结构和膜对不同电解质离子之间的静电作用力大小。4.环氧氯丙烷交联Chitin/CMC共混复合纳滤膜对纺织印染废水中水的深度处理研究以Chitin/CMC-ECH共混复合纳滤膜对纺织印染废水中水进行深度脱磷、去除水的苯胺和CODCr实验。结果表明,溶解态总磷、苯胺及CODCr的去除率分别可达79.59%、29.24%和88.06%。纳滤膜出水CODCr含量≤15 mg·L-1,根据地面水环境质量标准GB 3838-88,已达到一级排放标准。用所制备的荷负电新型复合纳滤膜在中水脱磷、去除CODCr等深度处理中已取得较好的效果,在工业污水处理、饮用水纯化等方面具有一定的应用前景。